华北新构造：印欧碰撞远场效应与太平洋俯冲地幔上涌之间的相互作用

作为大陆内部典型的伸展断陷区和强震活动区,华北地区处于东部太平洋板块俯冲构造和西部印欧大陆碰撞构造的双重大地构造背景之下,其新构造运动相当复杂:西部沿鄂尔多斯地块周缘两个地堑盆地系引张伸展断陷作用、中部太行山块体的局部断陷和整体隆升、东部华北平原区和渤海湾海域区的区域沉降,南缘沿秦岭构造带的左旋走滑拉张活动,东缘沿郯庐断裂带的右旋挤压走滑活动。这些不同类型的断裂构造在晚新生代的阶段性活动,产生了复杂的构造地貌组合特征。综合研究发现,华北晚新生代经历了3期伸展断陷-挤压隆升演化阶段:新近纪晚期(10～2.5 Ma)、早中更新世和晚更新世以来。地壳引张应力方向或NW-SE、或NE-SW向;地块隆升导致湖盆的消亡,挤压应力方向为NE-SW至W-E向。研究认为,华北地区新构造受两个岩石圈构造过程的相互影响:印欧碰撞产生的远程效应和东部岩石圈地幔的上涌。一方面,青藏高原东北缘地块的持续推挤及其构造应力向东的传递导致鄂尔多斯地块反时针旋转和秦岭山地的向东挤出逃逸,这个挤出构造动力学统治了华北地区晚新生代的引张伸展、斜张走滑和挤压变形。尤其是,新近纪晚期强烈的NW-SE向地壳伸展变形与青藏东缘挤出造山作用同步(10～9 Ma至4.2 Ma);上新世末期(约2.5 Ma)、晚更新世早期(约200～70 ka)和晚更新世晚期—全新世(约20 ka以来)3次构造挤压事件与青藏高原东缘构造事件基本对应。另一方面,岩石圈地幔上涌主导了华北东部平原区的区域地壳沉降,同时伴随着早、中更新世的5期幔源火山活动。这两个岩石圈构造作用力此消彼长,深刻统治着华北地区新构造与现今活动构造以及地震构造。     

北山南部二叠纪海相玄武岩地球化学特征及其构造意义

基于北山南部晚古生代构造演化争议较大,本文对该区4条下—中二叠统代表剖面中的玄武岩进行了岩相学、元素地球化学、及全岩Sr- Nd同位素等研究;并对地层中的中酸性火山岩进行了锆石U- Pb定年。获得英安岩与安山岩的锆石U- Pb年龄分别为289. 5±2. 3Ma和267. 8±3. 1Ma,结合已发表年龄数据及古生物资料,明确了火山岩的喷发时代介于早二叠世亚丁斯克期—中二叠世沃德期。该套玄武岩产于海相地层中,主体为拉斑玄武岩系列;氧化物含量变化较大,TiO 2 含量中等(0. 9%~2. 53%);轻重稀土分馏不明显［(La/Yb) N=1. 6~6. 2］,且无显著Eu异常( δ Eu为0. 79~1. 19);不同程度亏损Nb、Ta、Ti、P等元素,富集La、Ce、Nd、Zr等元素;ε Nd ( t ) 值介于1. 4~10. 9,( 87 Sr/ 86 Sr) i 值为0. 703365~0. 707285。玄武岩源区为受俯冲物质改造的软流圈地幔,经不同程度熔融所形成;既与岛弧或陆缘弧所产生的火山岩有所差别,又不同于地幔柱或热点所产生的玄武岩,在各判别图解中,大多投入板内玄武岩(WPB)或洋脊玄武岩(MORB)。结合该区域其他地质资料,推测该套玄武岩的产生与北山南部加厚岩石圈的拆沉作用有关。     

综合物探法在小秦岭地区中酸性岩体圈定及空间解析中的应用

蟒岭地区西部地处秦岭腹心,位于不同构造单位结合处,构造变动剧烈,岩浆活动频繁,多数矿产与中酸性岩体息息相关。综合物探工作通过地面高精度磁测、激发极化法和高精度重力测量三种地球物理综合测量方法,开展了研究区的磁场、重力场、极化率和电阻率的分布特征研究。深入分析了地质和地球物理特征的异同,并结合物性工作总结了中酸性岩体与地层的差异,了解了深部隐伏岩体的信息,圈定了岩体在地表的位置,推断出地下深层空间的地质结构,为进一步查找岩体以及其他与之有关的工程勘查活动提供借鉴,为该地区及类似地质背景下隐伏岩体定位预测提供了可靠的方法。     

重庆甑子岩崩塌落石动力学特征及危险性分区

针对重庆市南川区甑子岩危岩体面临的崩塌地质灾害问题,分析不同高度、不同规模的危岩体对东侧居民区的落石风险及危害性。以甑子岩处岩质边坡为研究对象,根据其结构面发育情况及崩塌落石特征确定模型尺寸,运用RocFall软件对崩塌落石的能量、速度、运动轨迹、落点位置及冲击力等进行模拟计算。以此对崩塌落石区进行落石风险评估,根据崩塌落石的动量和动能,按最危险原则法将崩塌落石的危险性分区,分为Ⅰ危险性极大、Ⅱ危险性大、Ⅲ危险性一般、Ⅳ危险性较小、Ⅴ无危险五个分区,并将此分区应用于甑子岩危岩体,评价崩子岩危岩体居民区的落石风险及危险性,确保居民安全。通过对崩塌落石区的危险性分区,可以用来指导居民区的安置和防护措施。     

河北沧县台拱带中、低温地热资源ORC发电与综合梯级利用

京津冀地热资源梯级综合开发利用(献县)科研基地大地构造位置位于华北平原沧县台拱带之献县断凸,利用其地下蓟县系岩溶裂隙热储层热水开展中低温地热发电与综合梯级利用研究。地热发电装机容量280 kW,采用ORC向心透平膨胀技术,系统工质为R245fa。分别于2018年2月4—6日(冬季)、2018年3月6—16日(春季)进行两次试运行,累计发电时长274h,累计发电量36956kWh,平均发电效率9.1%,最高10.4%。发电效率高于我国已有中低温地热发电项目,在目前国际中低温ORC地热发电项目中处于较高水平。试运行期间发电机组整体运行效果较好且运行稳定,冬季地热发电机组运行效果好于春季。科研基地建设完成后,将进行发电、供暖、地热生态园三级利用,按照90～95/25℃的地热水热能潜力,综合发电供暖两级利用计算能源综合利用率将达70%～76%。     

新疆伊犁河谷黄土滑坡冻融失稳机理研究

伊犁河谷地处中国天山山脉西段,属于典型的季节性冻土区,季节性冻融作用对斜坡稳定性影响强烈。本文以皮里青河"3.24"滑坡为例,通过现场详细调查、多期遥感影像动态比对、数值模拟等方法,研究了黄土滑坡冻融失稳机理与滑坡运动特征,得到以下几点认识:(1)滑坡失稳与水密切相关,一方面是地表水侵蚀作用,另一方面是地下水的冻融作用;(2)根据变形特征,将滑坡失稳过程分为坡脚侵蚀、冻结滞水和冻融循环破坏三个阶段,模拟结果表明,地下水水位上升导致孔隙水压力增大是滑坡冻融失稳的主要原因;(3)DAN-W数值模拟软件的Voellmy模型和Frictional模型可较好地模拟滑坡的运动堆积过程,模拟结果显示,滑坡历时12.8 s,最大运动速度17.7 m/s,平均堆积厚度4.9 m,运动距离139 m。本研究为伊犁河谷地区黄土冻融滑坡的早期识别与风险评估提供了重要的技术支撑。     

内蒙古二连盆地中部古河道型铀矿床中烃类流体特征与铀成矿关系

通过对二连盆地中部下白垩统赛汉组上段古河道型铀矿床砂岩中的酸解烃特征进行分析,探讨了酸解烃中烃类气体组成特征、成因及来源,并结合该区铀矿分布富集的地质特征初步探讨了该区油气与砂岩型铀成矿关系。结果表明,赛汉组上段古河道砂体中CH_4及C_2~+含量与铀含量呈正比,且在氧化带、氧化还原过渡带和还原带内烃类含量具明显的分带性。酸解烃气体组成特征参数C_1/ΣC、C_1/C_2+、C_2/iC_4、C_2/C_3、iC_4/nC_4、iC_5/nC_5、ln(C_1/C_2)、ln(C_2/C_3)表明,研究区赛汉组上段古河道砂体中的烃类气为有机成因的油型气,烃类气主要处于成熟-高成熟阶段,主要为原油伴生气和原油裂解气。根据研究区烃源岩地球化学特征及生排烃史分析认为,该区下白垩统赛汉组上段古河道型铀矿床中烃类气主要来源于下白垩统阿尔善组(K_1ba)湖相腐泥型或偏腐泥型烃源岩,其次为腾一段(K_1bt~1)低熟-成熟阶段的湖相烃源岩。研究区深大断裂、不整合面、主砂体或裂隙是该区深部油气向上逸散的主要通道,深大断裂及不整合面附近应是该区砂岩型铀矿找矿的重点方向;油气在该区古河道砂岩型铀成矿作用过程中具有吸附作用、还原作用和保矿作用,区内砂岩型铀成矿期次、油气聚散史明显受控于晚白垩世末—古新世期的反转构造作用。     

桂西南凭祥火山岩年代学、地球化学及Hf同位素研究——对古特提斯洋最晚北向俯冲事件的启示

华南西南缘凭祥地区位于特提斯构造域东端,华南与印支陆块碰撞缝合带的北部,该区出露的三叠纪中酸性火山岩是古特提斯洋俯冲过程中在华南陆块边缘形成的大陆弧产物,这些火山岩同时携带的大量来自华南陆块基底的捕获锆石为华南陆块的构造热事件研究将提供重要的信息。对凭祥地区三叠系北泗组英安岩进行了同位素年代学、地球化学及锆石Hf同位素研究,获得了一个英安岩样品的加权平均年龄为（227.8±1）Ma,这些英安岩具有高SiO₂、K₂O含量,极低的MgO、MnO和CaO含量,富集大离子亲石元素（Rb、Ba、Th和U）和亏损高场强元素（Nb、Ta）的特点,显示了典型的岛弧岩浆作用特征,代表古特提斯洋向北俯冲至华南陆块之下形成的大陆弧产物。其余两个英安岩样品中的70粒锆石主要为来自华南陆块基底的捕获锆石,其年龄数据变化区间较大,为1010~231 Ma,这些捕获锆石U-Pb年龄频谱分布主要集中在四个区间:11010~800 Ma（峰值900 Ma）,其锆石的ε_Hf（t）值为4.5~15.1,响应扬子和华夏陆块之间聚合-裂解-再聚合的构造演化事件,反应了其幔源岩浆的广泛参与;2720~620 Ma（峰值680 Ma）响应南华纪已拼合的扬子-华夏陆块的再次发生裂解;3490~400 Ma（峰值450 Ma）,其锆石的ε_Hf（t）值为2.2~-7.8,响应华南早古生代加里东运动有关的壳-幔相互作用岩浆事件;4280~230 Ma（峰值250 Ma）,其锆石ε_Hf（t）值为-13.6~-16.5,地壳模式年龄为2.3~2.1 Ga,代表了印支与华南陆块之间古特提斯洋俯冲闭合的岩浆事件。文章的研究结果揭示了凭祥北泗组英安岩与华南陆块的亲缘性,其结晶年龄限定了华南与印支陆块之间的古特提斯洋俯冲结束、陆-陆开始碰撞的最晚时限为中-晚三叠纪。